钢-混凝土混合连接预制装配式梁-柱子结构抗连续倒塌性能研究 被引量：1

1

作者 谭光伟 刘中存 +6 位作者 黄华 冯德成 张海林 潘贤林 刘玮 刘彦生 钱凯 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期80-91,共12页

为研究钢-混凝土混合连接(HSCC)预制装配式梁-柱子结构的抗连续倒塌性能,设计制作了3个1/2缩尺梁-柱子结构试件,包括1个现浇钢筋混凝土试件和2个带HSCC的预制混凝土(PC)试件,并进行拟静力Pushdown试验;基于ANSYS/LS-DYNA进行有限元模拟... 为研究钢-混凝土混合连接(HSCC)预制装配式梁-柱子结构的抗连续倒塌性能,设计制作了3个1/2缩尺梁-柱子结构试件,包括1个现浇钢筋混凝土试件和2个带HSCC的预制混凝土(PC)试件,并进行拟静力Pushdown试验;基于ANSYS/LS-DYNA进行有限元模拟与参数分析,进一步研究连接参数对结构抗连续倒塌性能的影响规律。结果表明:现浇试件破坏由梁受拉钢筋断裂主导;PC试件破坏主要由边柱-梁端连接处的螺栓受剪断裂或滑牙控制;平齐端板混合连接(HSCC-FEP)试件的初始峰值荷载最高,但因螺栓滑牙导致悬链线机制未充分发展;顶底腹板角钢连接(HSCC-TSWA)试件通过顶底腹板角钢和螺栓的抗剪作用显著提升了抗拉承载力,可以有效发展悬链线机制,获得更高的极限承载力;提高螺杆强度会改变破坏模式,使破坏模式从螺栓剪断转变为梁纵筋断裂,显著增强子结构的变形能力,促进悬链线机制发展;减小跨高比有利于小变形阶段压拱机制的发展,但会显著降低结构的延性;预紧力为额定扭矩时结构的变形能力最优,过大的预紧力会抑制结构的变形能力,不利于悬链线机制发展。 展开更多

关键词 钢-混凝土混合连接 装配式结构 pushdown方法 有限元分析 抗连续倒塌

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不同去柱工况下多层钢框架结构抗连续倒塌机理研究 被引量：6

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作者 李治 原小兰 +1 位作者 薛天琦 钱凯 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期140-150,共11页

为探究不同去柱工况对多层钢框架结构抗连续倒塌性能影响,分别对中柱失效和角柱失效工况的2层2跨钢框架梁-柱子结构进行Pushdown加载试验,研究其在倒塌过程中的抗力曲线和破坏模式。试验结果表明:中柱失效下钢框架主要依靠弯曲机制和悬... 为探究不同去柱工况对多层钢框架结构抗连续倒塌性能影响,分别对中柱失效和角柱失效工况的2层2跨钢框架梁-柱子结构进行Pushdown加载试验,研究其在倒塌过程中的抗力曲线和破坏模式。试验结果表明:中柱失效下钢框架主要依靠弯曲机制和悬链线机制抵抗外加荷载,且悬链线机制具有一定的滞后性;而角柱失效下钢框架主要依靠弯曲机制抵抗倒塌,且由于空腹效应的存在,可以有效提高结构的抗倒塌承载力。随后通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对所研究试件进行数值模拟,并对现实场景中可能出现的6种去柱工况分别进行抗连续倒塌分析。通过对比6种去柱工况钢框架结构的抗力曲线和抗倒塌风险可知:不同去柱工况下的钢框架结构水平约束条件不同,从而空腹效应发展也不尽相同;考虑空腹效应并考虑单位面积结构的承载力时,邻角柱失效与邻边柱失效工况下的钢框架结构具有较高的倒塌风险。 展开更多

关键词 钢框架结构 不同去柱工况 pushdown试验 有限元分析 连续倒塌

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梁端削弱形式对火灾下钢框架抗连续倒塌性能影响

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作者 赵冲 蒋媛媛 +2 位作者 黄嘉欢 邓炼 李治 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第22期9520-9528,共9页

为探究不同梁端削弱形式对火灾下钢框架结构抗连续倒塌性能影响,对中柱失效2层2跨钢框架梁-柱子结构进行常温下Pushdown加载试验,研究其竖向抗力曲线和破坏模态。试验结果表明:中柱失效钢框架结构主要依靠弯曲机制和悬链线机制抵抗外加... 为探究不同梁端削弱形式对火灾下钢框架结构抗连续倒塌性能影响,对中柱失效2层2跨钢框架梁-柱子结构进行常温下Pushdown加载试验,研究其竖向抗力曲线和破坏模态。试验结果表明:中柱失效钢框架结构主要依靠弯曲机制和悬链线机制抵抗外加荷载,且悬链线机制具有滞后性。随后在试验的基础上,通过ABAQUS建立二层平面钢框架模型,并对其展开常温下和火灾下的拟静力模拟,对出现的削弱型梁翼缘、二次削弱型梁翼缘、开洞梁腹板和开洞梁翼缘4种梁端削弱方式进行抗连续倒塌分析。有限元结果表明:削弱型梁翼缘和二次削弱型梁翼缘不论在常温还是高温下,都能提供比未削弱情况下的模型更高的结构竖向抗力和变形能力。较于其他梁端削弱形式,考虑悬链线效应,二次削弱型梁翼缘变形能力最好。 展开更多

关键词 钢框架结构 梁端削弱形式 pushdown试验 有限元模拟 连续倒塌

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竖向不规则框架结构连续性倒塌分析 被引量：4

4

作者 杜永峰 包超 李慧 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期229-234,共6页

国内外学者利用非线性静力方法进行结构倒塌分析时,研究对象主要集中在规则的结构形式,而针对大量出现的造型独特的竖向不规则建筑的倒塌研究还相对较少。本文基于拆除构件法,利用SAP2000结构有限元软件,对竖向不规则多层框架结构进行... 国内外学者利用非线性静力方法进行结构倒塌分析时,研究对象主要集中在规则的结构形式,而针对大量出现的造型独特的竖向不规则建筑的倒塌研究还相对较少。本文基于拆除构件法,利用SAP2000结构有限元软件,对竖向不规则多层框架结构进行了基于非线性静力Pushdown方法的抗连续性倒塌研究。分别研究了拆除同一结构中不同部位构件、不同层数塔楼结构中相同部位构件后剩余结构的承载力变化情况,研究结果表明:拆除竖向承重柱后的剩余结构承载力,随着上部塔楼层数的增加以及拆柱位置的上升而出现不同程度的降低;加强裙楼顶部水平向承重构件,可以使塔楼底部构件破坏后的剩余结构更好地发挥悬链线机制,并防止剩余结构发生无明显征兆的连续性倒塌。 展开更多

关键词 竖向不规则 框架结构 连续性倒塌 非线性静力方法(pushdown method)

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偏心支撑对高层钢框架结构抗连续倒塌性能的影响 被引量：3

5

作者 刁延松 孙玉婷 曹亚东 《钢结构》 北大核心 2016年第7期53-59,共7页

为研究偏心支撑对高层钢框架结构抗连续性倒塌性能的影响,利用ANSYS 10.0建立两个20层钢结构平面框架的有限元模型,分别为无支撑框架和偏心支撑框架。采用备用荷载路径法对它们进行非线性静力分析及非线性动力分析。通过分析比较两个算... 为研究偏心支撑对高层钢框架结构抗连续性倒塌性能的影响,利用ANSYS 10.0建立两个20层钢结构平面框架的有限元模型,分别为无支撑框架和偏心支撑框架。采用备用荷载路径法对它们进行非线性静力分析及非线性动力分析。通过分析比较两个算例框架的结果,偏心支撑不仅能够提高结构的整体刚度,而且能显著地提高剩余结构的抗连续性倒塌能力,但对结构的竖向极限承载能力并没有明显的提高。 展开更多

关键词 钢框架 偏心支撑 连续倒塌 备用荷载路径法 pushdown分析 非线性动力分析

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竖向刚度不同的混合结构连续倒塌机制分析 被引量：2

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作者 林健康 杨文伟 包超 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期713-720,840,共9页

为了探究上部钢结构-下部混凝土结构这类竖向刚度不同的混合结构抗连续倒塌机制,利用拆除构件法,应用ANSYS/LS-DYNA对初始失效后的剩余结构进行非线性静力(Pushdown方法)分析,研究其剩余结构的倒塌破坏模式、荷载变形关系,以及初始失效... 为了探究上部钢结构-下部混凝土结构这类竖向刚度不同的混合结构抗连续倒塌机制,利用拆除构件法,应用ANSYS/LS-DYNA对初始失效后的剩余结构进行非线性静力(Pushdown方法)分析,研究其剩余结构的倒塌破坏模式、荷载变形关系,以及初始失效柱位置的不同和钢框架层数对结构抗连续倒塌性能的影响。结果表明:剩余结构的倒塌破坏模式带有典型的延性变形特征,且在倒塌过程中出现位移和应力分布不连续现象;除边柱失效后剩余结构的倒塌过程仅经历了梁机制外,其余剩余结构的倒塌过程均经历了梁机制、压拱机制和悬链线机制;剩余结构的竖向承载力与初始失效柱高度呈负相关,与钢框架层数呈正相关;为剩余结构提供足够的侧向约束作用以及提高结构冗余度和备用荷载路径数量,可以有效提高剩余结构的抗连续倒塌能力。 展开更多

关键词 竖向刚度不同 混合结构 连续倒塌 非线性静力法

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RC框架结构抗连续倒塌影响因素研究 被引量：2

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作者 柯长仁 张志忠 +2 位作者 刘迎澳 张祥 何婷婷 《湖北工业大学学报》 2022年第2期100-104,共5页

为研究中柱失效工况下楼层数、跨数和跨距等因素对RC框架结构抗连续倒塌能力的影响。基于ABAQUS显式模块,建立二层四跨、三层四跨、四层四跨、三层六跨、三层两跨、跨距增加的三层四跨、跨距缩小的三层四跨平面子结构模型。采用拆除构件... 为研究中柱失效工况下楼层数、跨数和跨距等因素对RC框架结构抗连续倒塌能力的影响。基于ABAQUS显式模块,建立二层四跨、三层四跨、四层四跨、三层六跨、三层两跨、跨距增加的三层四跨、跨距缩小的三层四跨平面子结构模型。采用拆除构件法,在七个平面子结构模型拆除中柱后进行非线性静力Pushdown分析。结果表明:模型从二层依次增至四层,结构的峰值荷载不断提高;随着跨数的增加,结构的峰值荷载变化较小;模型跨距从4000 mm逐级增至6000 mm,结构峰值荷载逐级大幅下降。可见:楼层数与结构连续倒塌抗力呈显著正相关;跨距与结构连续倒塌抗力呈显著负相关;而跨数因素对结构抗倒塌能力影响较小。 展开更多

关键词 连续倒塌 数值模拟 子结构 拆除构件法 非线性静力pushdown分析

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基于随机Pushdown方法的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力概率评估 被引量：15

8

作者 于晓辉 钱凯 吕大刚 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期83-89,共7页

为了评估钢筋混凝土框架结构的不确定性参数对其抗连续倒塌能力的影响,将确定性Pushdown分析与可以控制相关性的拉丁超立方体抽样方法(LHS)相结合,提出一种随机Pushdown方法。为说明方法的建立和应用,选择一栋8层4跨的钢筋混凝土框架结... 为了评估钢筋混凝土框架结构的不确定性参数对其抗连续倒塌能力的影响,将确定性Pushdown分析与可以控制相关性的拉丁超立方体抽样方法(LHS)相结合,提出一种随机Pushdown方法。为说明方法的建立和应用,选择一栋8层4跨的钢筋混凝土框架结构,考虑结构的荷载、材料强度以及几何尺寸等17个不确定性参数,采用Pushdown方法分析获得的结构所能承受的最大竖向荷载作为其抗连续倒塌能力,统计得到结构连续倒塌易损性函数,并采用"龙卷风图"方法对不确定性参数的灵敏度进行了分析。结果表明,结构不确定性参数对抗连续倒塌能力影响显著,结构的抗连续倒塌能力的变异系数达到20%,其中,活荷载、楼层恒荷载、钢筋极限应力以及梁截面钢筋面积等参数对结构抗连续倒塌能力的影响最为显著。 展开更多

关键词 钢筋混凝土框架 随机pushdown方法 连续倒塌 拉丁超立方体抽样 易损性

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地震作用下钢筋混凝土框架结构连续倒塌极限状态可靠度分析 被引量：14

9

作者 宋鹏彦 吕大刚 崔双双 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期15-22,共8页

将结构连续倒塌的全概率方法应用于地震作用下的结构整体连续倒塌极限状态可靠度分析,采用构件可靠度方法对结构进行地震作用下最可能失效构件的识别,基于改进点估计法的随机Pushdown方法和随机竖向增量动力分析(竖向IDA)方法,进行完好... 将结构连续倒塌的全概率方法应用于地震作用下的结构整体连续倒塌极限状态可靠度分析,采用构件可靠度方法对结构进行地震作用下最可能失效构件的识别,基于改进点估计法的随机Pushdown方法和随机竖向增量动力分析(竖向IDA)方法,进行完好和损伤结构的概率抗竖向连续倒塌能力分析及参数灵敏度分析。采用整体可靠度方法,分析了损伤结构的竖向连续倒塌条件失效概率。基于系统可靠度理论和全概率方法,分析了RC框架结构发生侧向增量倒塌以及构件地震损伤引起的结构竖向连续倒塌的联合失效概率。分析结果表明,按照我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构具有良好的抗连续倒塌能力。 展开更多

关键词 RC框架结构 连续倒塌极限状态 最可能失效构件 随机pushdown方法 随机竖向IDA方法 连续倒塌易损性

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基于易损性的RC空间框架填充墙结构连续倒塌能力分析 被引量：6

10

作者 贾明明 杨先霖 +1 位作者 吕大刚 吴春 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期230-236,共7页

为研究填充墙对RC空间框架抗竖向连续倒塌能力的影响,对一栋6层双跨RC框架结构采用OpenSees有限元软件进行了建模,利用集中塑性的beamWithHinges单元模拟填充墙的性能。考虑到结构的不确定性,在有限元模型的基础上采用改进的拉丁超立方... 为研究填充墙对RC空间框架抗竖向连续倒塌能力的影响,对一栋6层双跨RC框架结构采用OpenSees有限元软件进行了建模,利用集中塑性的beamWithHinges单元模拟填充墙的性能。考虑到结构的不确定性,在有限元模型的基础上采用改进的拉丁超立方体抽样法获得了性能不同的100个纯框架结构和100个框架填充墙结构,并采用PDA方法和竖向IDA方法对取得的样本进行了易损性分析和对比。分析结果表明:填充墙提高了框架结构的抗倒塌能力,发生连续倒塌概率相同的情况下,框架填充墙结构的承载能力要比纯框架结构的高10%~20%。此外,两种分析方法对纯框架结构的抗连续倒塌能力分析差别较小,而对于带填充墙的框架结构,PDA方法计算结果则偏于保守。 展开更多

关键词 RC空间框架结构 框架填充墙 pushdown分析 IDA方法 连续倒塌 易损性

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考虑楼板组合效应的多层钢框架抗连续倒塌性能分析 被引量：3

11

作者 钱凯 李宵 +2 位作者 原小兰 张敏 李治 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期11-21,共11页

为了研究考虑楼板组合效应的多层钢框架抗连续倒塌性能,制作了1个两层两跨1/2缩尺的中柱失效工况的钢框架梁-柱子结构模型试件。对试件进行竖向推倒(Pushdown)加载,研究其在倒塌过程中的抗力曲线、内力变化以及破坏模式。试验结果表明:... 为了研究考虑楼板组合效应的多层钢框架抗连续倒塌性能,制作了1个两层两跨1/2缩尺的中柱失效工况的钢框架梁-柱子结构模型试件。对试件进行竖向推倒(Pushdown)加载,研究其在倒塌过程中的抗力曲线、内力变化以及破坏模式。试验结果表明:钢框架结构主要依靠钢梁发展的弯曲机制和悬链线机制抵抗外加荷载,且悬链线机制具有一定滞后性。通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对试件进行数值模拟,建立带板框架模型,并进行抗力分析,研究楼板组合效应对多层钢框架抗连续倒塌性能的影响;同时,开展拓展参数分析,通过抗力分析研究混凝土强度等级、楼板厚度和不同去柱工况对带板框架抗连续倒塌性能的影响。有限元分析结果表明:带板框架的抗连续倒塌能力远大于不考虑楼板组合效应的钢框架。考虑楼板组合效应后,钢框架的边柱梁端焊缝由受拉破坏转变为受压屈曲破坏。增大楼板厚度,能够提高带板框架弯曲机制抗力,但削弱了悬链线机制抗力并降低了结构的变形能力。由于边柱失效工况的带板框架缺乏有效水平约束,其承载力较中柱失效工况的降低了39.9%,但变形能力提高了30.6%。 展开更多

关键词 钢框架 楼板组合效应 pushdown方法 有限元分析 连续倒塌 抗力机制

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钢支撑对多层钢框架结构抗连续倒塌鲁棒性影响研究 被引量：3

12

作者 李治 薛天琦 +2 位作者 李光涛 蓝希 钱凯 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期257-266,共10页

为研究钢支撑对钢框架结构抗连续倒塌鲁棒性的影响,制作了两个1/2缩尺的二层钢框架子结构,其中一个框架布置钢支撑,另一个为纯框架。试验采用位移控制的Pushdown加载方式,对多层钢框架的抗力机制、内力变化以及破坏模式进行研究。试验... 为研究钢支撑对钢框架结构抗连续倒塌鲁棒性的影响,制作了两个1/2缩尺的二层钢框架子结构,其中一个框架布置钢支撑,另一个为纯框架。试验采用位移控制的Pushdown加载方式,对多层钢框架的抗力机制、内力变化以及破坏模式进行研究。试验结果表明:布置钢支撑后,钢框架子结构的初始刚度和极限荷载分别提升129.7%和45.1%,明显提高了钢结构抗连续倒塌的鲁棒性;由于受压支撑在加载初期就开始发生局部屈曲,较早失去承载能力,钢支撑的抗力贡献主要由受拉支撑提供。通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进一步研究了钢支撑布置位置及其截面尺寸对钢框架抗连续倒塌性能的影响,分析结果表明:增大钢支撑的截面尺寸可以明显提高钢框架的承载力,但会降低其变形能力;将钢支撑布置于失效柱上层或顶层时对钢框架的加固效果较好;由于去柱楼层的不确定,建议将钢支撑布置于顶层对框架抗倒塌更为有利。 展开更多

关键词 钢框架 钢支撑 pushdown试验 有限元分析 抗连续倒塌 鲁棒性

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不同位置柱失效的钢结构抗倒塌能力分析及抗倒塌设计 被引量：4

13

作者 李晓楠 王玉镯 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2019年第A01期397-402,共6页

采用静力分析和Pushdown分析两种方法,研究了钢框架结构底层角柱、边柱及中柱失效的内力重分布和塑性铰变化规律及分布情况,并依此提出改善设计措施。分析表明:被拆除构件上方产生的轴力平均减小90%,弯矩平均增加15倍,且方向发生改变,... 采用静力分析和Pushdown分析两种方法,研究了钢框架结构底层角柱、边柱及中柱失效的内力重分布和塑性铰变化规律及分布情况,并依此提出改善设计措施。分析表明:被拆除构件上方产生的轴力平均减小90%,弯矩平均增加15倍,且方向发生改变,在梁段内形成反弯点。中柱受损对结构构件影响范围最广;角柱受损对结构整体承载力破坏最为严重。通过加设支撑可以有效改良承载力,延缓建筑物发生倒塌的时间,但在个别工况中并非完全能够避免结构连续倒塌的发生。 展开更多

关键词 连续倒塌 钢框架结构 pushdown分析 抽柱法

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节点刚度对外伸端板连接钢框架结构抗连续倒塌性能的影响研究 被引量：4

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作者 李国华 刁延松 +3 位作者 张绪闯 门雪 刘芸 刘秀丽 《建筑科学》 CSCD 北大核心 2018年第3期30-36,共7页

为研究节点刚度对外伸端板连接钢框架结构抗连续倒塌性能的影响,本文利用ANSYS14.0建立两个6层平面钢框架的有限元模型,梁柱节点分别为刚性节点和半刚性节点,半刚性节点利用非线性弹簧单元Combin 39单元进行模拟。考虑材料非线性及几何... 为研究节点刚度对外伸端板连接钢框架结构抗连续倒塌性能的影响,本文利用ANSYS14.0建立两个6层平面钢框架的有限元模型,梁柱节点分别为刚性节点和半刚性节点,半刚性节点利用非线性弹簧单元Combin 39单元进行模拟。考虑材料非线性及几何非线性,采用备用荷载路径法对其进行非线性静力分析(采用Pushdown analysis)及非线性动力分析。结果表明:柱破坏时,与刚性节点平面钢框架相比,半刚性节点平面钢框架的塑性铰出现较晚,失效点竖向位移增大,结构的竖向承载能力降低,更易发生倒塌破坏,因此,进行外伸端板连接钢框架结构的抗连续倒塌分析时应考虑节点刚度的影响,否则会高估其抗倒塌能力,带来偏不安全的结果。 展开更多

关键词 钢框架结构 节点刚度 pushdown分析 连续倒塌 弹簧单元 备用荷载路径法

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